Designing dynamic and synchronized intermodal transportation plans for containers

Abstract

Bu tezde, operasyonel seviyede kargo yükü tahsisi ve gemi çizelgeleme problemi için karma bir tamsayılı doğrusal programlama modeli sunulmaktadır. Önerilen problemde elleçlenen konteyner miktarına bağlı liman kalış süreleri, transit süreler ve aktarma çizelge senkronizasyonları dikkate alınmaktadır. Matematiksel model toplam geç teslim edilen konteyner miktarını azaltmak için limanlara gönderileri bu doğrultuda tahsis ederken bir yandan da rıhtımda kalma zaman pencerelerini ayarlamak için liman yetkilileriyle koordinasyon kurmaya yönelik gemi çizelgelerini oluşturmayı hedeflemektedir. Matematiksel modele ek olarak probleme özgü geçerli eşitsizlikler önerilmiş olup Benders Ayrıştırma algoritması uygulanmıştır. Algoritma performansları gerçek test problemleri üzerinde incelenmiştir. Sonuçlar, geçerli eşitsizlikler ile zenginleştirilmiş Benders Ayrışması yönteminin en iyi performansı verdiğini göstermektedir. Buna ek olarak, gerçek hayat dinamiklerini yansıtmak amacıyla anlık liman performanslarının dikkate alındığı entegre bir çözüm yöntemi de önerilmiştir. Bu tez çalışması ile hem konteyner hat taşımacılığı firmalarına fayda sağlamak, hem de güncel literatüre katkıda bulunmak amaçlanmaktadır.

In this thesis, we present a mixed integer linear programming model for the operational level cargo allocation and vessel scheduling problem, where flow-dependent port-stay lengths, transit times and transshipment schedule synchronizations are considered. The proposed model aims to assign shipments to routes to minimize total tardiness, and construct vessel partial schedules for establishing coordination with port authorities to meet the berthing time windows. In addition to mathematical model, novel valid inequalities are proposed, and a benders decomposition algorithm is implemented. Algorithm performances are tested on real-life problem instances. The results show that benders decomposition with valid inequalities yields the best performance on the test instances. The thesis is further extended with the consideration of instant terminal port performances, and an integrated solution framework is proposed for this dynamic problem. The thesis study aims to contribute to both the practitioners and to the state-of-the-art literature.